功率放大器在超聲-電磁耦合彈性成像實驗中的應用

　　隨著近年來納米技術的飛速發展，具有獨特光學、聲學、電學以及磁學等特性的納米材料常用于腫瘤標志物的特異識別，能有效提高各種影像技術對癌癥診斷的靈敏度和準確度，為肝癌的精準診斷提供了重要的參考依據。然而，將納米技術與超聲彈性成像相結合，仍缺乏研究報道。基于磁納米粒子的超聲－電磁耦合彈性成像的新方法研究。該方法是利用磁納米粒子在脈沖磁場作用下產生磁致振動，并導致周圍組織的剪切波傳播，通過超聲探測粒子振動及剪切波傳播即可獲得磁納米粒子的分布及周圍組織的彈性信息。

　　ATA-3000系列功率放大器在基于磁納米粒子的超聲-電磁耦合彈性成像實驗中，與任意波函數發生器、激勵線圈構成激勵信號源模塊，可放大0-100KHz頻率的信號。其應用效果體現在：能將激勵信號放大20dB后驅動線圈產生脈沖磁場，有效激發磁納米粒子產生振動，配合Verasonics超聲成像系統實現對粒子振動及剪切波傳播的檢測；通過調節磁場強度（如提升至300mT），可提高振動信號信噪比，使剪切波傳播距離更遠，且在檢測深度達7cm時仍能有效評估剪切波速度，為實驗中磁致振動的激發和彈性成像的準確性提供了關鍵支撐。

　　實驗名稱：超聲-電磁耦合彈性成像實驗

　　實驗原理：在超聲-電磁耦合彈性成像實驗中，激勵模塊通過“電信號生成-放大-磁場轉換"的鏈式反應驅動磁納米粒子振動：函數發生器產生特定波形的電信號，經功率放大器適度放大后輸入激勵線圈，線圈將電信號轉化為脈沖磁場，促使磁納米粒子受磁致作用產生振動并激發周圍組織的剪切波。功率放大器在此過程中作為信號放大的關鍵節點，其作用是確保激勵線圈獲得足夠強度的驅動電流，從而生成滿足實驗要求的脈沖磁場（如300mT），為磁納米粒子的有效振動及后續剪切波的超聲檢測提供必要的激勵條件。該過程通過跨物理場耦合（電-磁-聲）實現對組織彈性信息的間接獲取，功率放大器的應用保障了激勵信號的能量輸出，是連接電信號與磁場激勵的重要環節，支撐了磁致振動效應的觸發與剪切波傳播的激發。

　　實驗框圖：

　　實驗實拍圖：

　　實驗過程：在超聲-電磁耦合彈性成像實驗中，設置任意波形發生器發射脈沖寬度為高斯脈沖，經功率放大器放大20dB后經由激勵線圈產生脈沖磁場，進而驅動磁納米粒子產生振動。在發射激勵脈沖的同時，超聲采集系統同步發射平面波對磁納米粒子振動進行檢測。采用VerasonicsVantage128和PhilipsL7-4線陣探頭（中心頻率為5MHz），重復頻率為10KHz，復合角度個數為5，有效探測頻率為2KHz。該實驗采集了100幀圖像，即采集時間為50ms。仿體中的磁納米粒子受到脈沖磁場的作用產生振動，利用超快速平面超聲波采集系統對脈沖回波信號進行采集，然后通過二維自相關算法計算出粒子的振動位移進而求出剪切波速度，由剪切波速度和剪切模量的關系可以得到該區域的力學特性信息。

　　應用方向：肝癌早期精準診斷，肝臟疾病綜合評估，醫療器械加工，靶向彈性成像技術拓展

　　應用場景：超聲-電磁耦合彈性成像，磁納米粒子，磁致振動，靶向彈性成像,離體/活體檢測

　　產品推薦：ATA-3000系列功率放大器

圖：ATA-300/3000系列功率放大器指標參數

　　本資料由Aigtek安泰電子整理發布，更多案例及產品詳情請持續關注我們。西安安泰電子Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。